Эффекты компенсации во взаимодействии электронной и ионной подсистем металла

Abstract

Проведен детальный теоретический анализ взаимодействия электронной и ионной подсистем в нормальных металлах. Использованы простые, но реалистические модели поверхности Ферми и тензора деформационного потенциала, позволяющие получить численные решения дисперсионного уравнения. Для выяснения следствий взаимной частичной или полной компенсации концентраций электронов и дырок мы варьировали как внешние параметры (частоту звука, величину магнитного поля), так и параметры модели металла (константу тензора деформационного потенциала, отношение концентраций электронов и дырок, частоту релаксации свободных носителей). Показано, что в компенсированных металлах эффекты компенсации приводят к сильному подавлению взаимодействия решетки с одной из групп свободных носителей. Теоpетические pезультаты качественно согласуются с экспериментальными данными, полученными в кадмии и вольфраме. Количественное сравнение теории с экспериментом позволило, в частности, оценить величины констант деформационного потенциала в кадмии.

A detailed theoretical analysis is made of the interaction of the electron and ion subsystems in normal metals. Simple, but realistic models of the Fermi surface and deformation-potential tensor are used which permit numerical solution of the dispersion relation. To elucidate the consequences of the partial or total mutual compensation of the electron and hole concentrations, both the external parameters (sound frequency, magnetic field) and the model parameters for the metal (the constant of the deformation-potential tensor, the ratio of electron and hole concentrations, the free carrier relaxation rate) are varied. It is shown that in compensated metals the compensation effects lead to strong suppression of the interaction of the lattice with one of the groups of free carriers. The theoretical results are in qualitative agreement with the experimental data obtained in cadmium and tungsten. A quantitative comparison of the theory with experiment is carried out which, in particular, yields an estimate for the values of the constants of the deformation potential in cadmium.